Introducción a La Teledetección Óptica_1

8/17/2019 Introducción a La Teledetección Óptica_1

1/208

Programa de nivelación en teledetección

Introducción a la teledetección

ópticaptica

Carlos Pinilla Ruiz

UNIVERSIDAD DE J AÉNDepartamento de I ngeniería Cartográfica


2/208

Introducción

La teledetección.

e a me an e o servac n e un con un o ecaracterísticas de un objeto sin mediar contacto físico.

Sólo midiendo las perturbaciones que el objeto induce en su

t i c a

entorno:

Electromagnéticas.

c c i ó n ó

.

Objetivo:

t e l e d e t .

Revisar las técnicas de tratamiento propias.

Describir los sistemas más extendidos de teledetección

c c i ó n a l

.

Enumerar las aplicaciones más generalizadas, especialmentelas orientadas al control medioambiental.

Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I n

t r o d u

C .

P i n i l l a

UNIVERSIDAD DE JAÉN

2


3/208

Sumario

Introducción.

Fundamentos sicos.

Resolución de los sensores.

t i c a

La imagen digital.

Sensores.

c c i ó n ó

Resolución

FundamentosCorrecciones

Correcciones.

Procesamiento digital.

t e l e d e t AplicacionesIntroducción

Misiones

Misiones.

Aplicaciones.

c c i ó n a l

.

La

imagen

Sensores

Procesamiento


t r o d u

C .

P i n i

l l a


3


4/208

Introducción

La teledetección como conjunto de ciencias:

Ingeniería Electrónica y de Telecomunicaciones: diseño.

Aeronáutica: puesta en órbita.

t i c a

Diversas Ingenierías y Ciencias: explotación de los datos.

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i

l l a


4


5/208

Sistema de teledetección

t i c a

c c i ó n ó

t

e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i

l l a


5


6/208

Sistema de teledetección

Datos Brutos AlmacenamientoRecepción

t i c a

c c i ó n ó

Fotointerpretación

t

e l e d e t

c c i ó n a l

.

Tratamiento


t r o

d u

C .

P i n i l l a


6


7/208

t i c a

c c i ó n ó

t

e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


7


8/208

La detección a distancia

La onda electromagnética

t i c a

c c i ó n

ó

t

e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


8


9/208


10/208

El espectro electromagnético

Ventanas de observación.

Manifestación del fenómeno.

t i c a

c c i ó n

ó

t

e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


10


11/208

fuentes de radiación

Energía radiante:

es a energ a ranspor a a por una on a e ec romagn ca.

Radiación:

t i c a

.

La energía electromagnética no se crea:

c c i ó n

ó

energía.

Coherencia de la radiación:

t

e l e d e t

ancho de banda de la emisión.

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


11


12/208

generación de la radiación

Ondas de radio:

generadas mediante osciladores, en los cuales se hacen circularcorrientes eléctricas por oscilación periódica de cargas.

Microondas:

t i c a

se generan en el interior de tubos electrónicos mediante la interacciónde la energía transportada en chorros de electrones con diversos

c c i ó n

ó.

Ultravioleta (UV), Visible (VIS) e Infrarroja (IR):

t

e l e d e t .

Energía térmica:

c c i ó n a l

.

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


12


13/208

el cuerpo negro

Cualquier cuerpo a una cierta temperatura emite.

El cuerpo negro es un emisor y receptor de energíaerfecto.

t i c a

La energía radiante emitida desde el cuerpo negropor unidad de superficie, en la unidad de tiempo y

c c i ó n

ó u v u ,a cero para longitudes de onda muy cortas y muylargas, y presenta un sólo máximo a una longitud de

t e l e d e t on a que epen e e a empera ura.

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


13


14/208

el cuerpo negro

t i c a

c c i ó n

ó

r yo incid ente

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n i l l a


14


15/208

la ley de Stefan-Boltzmann

Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética por elhecho de estar a una temperatura distinta de cero.

La radiación emitida por unidad de área y por unidad de tiempoes proporcional a la cuarta potencia de la temperatura

absoluta:

t i c a 4T E σ=

c c i ó n

ó

σ es la constante de Stefan-Boltzmann:

t e l e d e t , · - w·m- · -

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


15


16/208

ley de radiación de Planck

Energía radiada en una longitud de ondaλ

desde un

t i c a ( )

1

185 −λ

π=

λλ kT hcT , e

ch E

c c i ó n

ó

k es la constante de Boltzmann: 1,38054±0,00006·10-16 erg·K-1.

t e l e d e t es a constante e anc , · - ·s .

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


16


17/208

ley de desplazamiento de Wien

La longitud de onda para la cual es máxima la

proporcional a su temperatura absoluta:

t i c a

c c i ó n

ó

K 2898 mhc

t e l e d e t

( )K T kT ,mmax ==μ

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


17


18/208

ley de desplazamiento de Wien

espectro visible

109

m m )

2

6.000 K

4.000 K

radiación del cuerpo negro

a la temperatura del sol

107

108

m i t a n c i a ( w /

t i c a

3.000 K

2.000 K radiación del cuerpo negroa la temperatura de la Tierra10

5

106

c c i ó n

ó1.000 K

103

104

t e l e d e t

300 K

200 K 10

102

c c i ó n a l

.

0,2 1 2 5 10 20 50 1000,5

longitud de onda (mm)


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


18


19/208

Las leyes de la radiación

Espectro visible

Radiación del cuerpo negroa la temperatura del Sol

Ley de Stefan-Boltzmann

t i c a

Radiación del cuerpo negroa la temperatura de la Tierra

c c i ó n

ó

t e l e d e t

Ley de desplazamiento de Wien

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


19


20/208


21/208

terminología radiométrica

Energía radiante Q:

es la energ a transportada por la onda electromagn tica. e mide enJulios (J).

Densidad de ener ía radiante W :

t i c a

es la cantidad de energía por unidad de volumen. Se mide en J·m-3.

c c i ó n

ó

Flu o radiante Φ :

W dV =

t e l e d e t

Es la energía radiada desde una superficie por unidad de tiempo. Semide en watios.

c c i ó n a l

.

dt

dQ=Φ


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


21


22/208


Densidad de flujo radiante:

es el flujo radiante interceptado por la unidad de superficieplana. Se mide en w·m-2.

t i c a

rra anc a es a ens a e u o ra an e cuan openetra en la superficie.

Emitancia M es la densidad de flu o cuando sale de la

c c i ó n

ó

superficie.

t e l e d e t

d

M , E

Φ

=

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


22


23/208


Intensidad radiante I :

es el lujo radiante emitido desde una uente puntual por unidad deángulo sólido. Se mide en watios/estereorradián (w·sr -1).

t i c a Φ=

d I

c c i ó n

ó

Estereorradián: unidad de medida del án ulo sólido.

t e l e d e t

Es el sustendido por un sector esférico de 1 m2 de superficie, sobre una esfera de 1 m

de radio.

S = r 2

c c i ó n a l

.

r


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


23


24/208


Radiancia L :

es la intensidad radiante emitida desde una fuente superficialen una determinada dirección por unidad de área proyectada

er endicularmente a esa dirección. Se mide en w·sr -1·m-2.

t i c a

c c i ó n

ó

= cosdA L

t e l e d e t

siendo θ el ángulo formado por la normal a la superficie y ladirección considerada.

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


24


25/208

La radiancia

dI Flujo= cos

dA θ

norma a asuperficie

t i c a

Ωngu o s o

c c i ó n

ó siendo:

I = intensidad radiante(flujo por estereorradián)

t e l e d e t

Superfice radiante

Superficie proyectada

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


25


26/208

Geometría de la observación

k

n

t i c a s

i

c c i ó n

ó v

i

e

ακ

H

t e l e d e t

ϕκ

ξ σα

c c i ó n a l

.

j α

ω

κ ND


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


26


27/208

tipos de superficie por el hábito reflectivo

Superficies lambertianas:

aquéllas cuya radiancia no depende de la dirección.

Superficies parcialmente lambertianas:

t i c a

aquéllas en las que la radiancia depende de la dirección deemisión.

c c i ó n

ó

Superficies especulares: emiten solamente en una dirección.

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


27


28/208


29/208

La conservación de la energía

Flujo: incidente, reflejado, absorbido, transmitido

i

t i c a

r

c c i ó n

ó

φe

t e l e d e t

a

t

a

t

c c i ó n a l

.


t r o

d u

C .

P i n

i l l a


29


30/208

la conservación de la energía

El flujo de energía Φi que incide en un objeto:

se refleja: Φr .

se absorbe: Φa.

t i c a

y o se ransm e: t .

it ar Φ=Φ+Φ+Φ

c c i ó n

ó

ΦΦΦ

t e l e d e t =

ΦΦΦ iii t ar Φ

Φ=τ

Φ

Φ=α

Φ

Φ=ρ

c c i ó n a l

.

1=τ+α+ρ reflectancia absorbancia transmitancia


t r o d u

C .

P i n

i l l a


30


31/208

algunas particularidades

El cuerpo negro tiene una reflectancia y una.

En objetos suficientemente gruesos, la

t i c a

ransm anc a es poco s gn ca va.

Si la superficie receptora es oscura y rugosa, la

c c i ó n

ó re ec anc a ser muy peque a.

La reflectancia en el visible se conoce con el

t e l e d e t nom re e a e o.

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n

i l l a


31


32/208

tipos de reflexión

Si la superficie es suficientemente lisa en relación,

especular . Se cumplen las leyes de la reflexión.

t i c a

de dispersión depende de la rugosidad de lasuperficie:

c c i ó n

ó perfectamente difusa,

difusa

t e l e d e t pseu oespecu ar

especular

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n

i l l a


32


33/208

tipos de reflexión

θ θ

θ θ

t i c a especular pseudoespecular

c c i ó n

ó

t e l e d e t

θθ θθ

c c i ó n a l

.

difusa perfectamente difusa


t r o d u

C .

P i n i l l a


33


34/208

direccionalidad de la medida

Reflectancia hemisférica:

medida de la reflectancia desde toda el hemisferio superiora una determinada superficie.

t i c a

medida sólo desde una dirección preferida. Es la queefectúa el satélite.

c c i ó n

ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


34

did d l di ió d l fl ió


35/208

medida de la dispersión de la reflexión

Función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF):

de ine la proporci n de re lexi n en cada direcci n proyectada del rayoreflejado sobre el plano de la superficie, en función de la dirección de

incidencia:

t i c a ( )φ′θ′φθ

=′′ E , , , ,dL

c c i ó n

ó

θ = ángulo vertical del flujo incidente con la superficie.φθ ,dE

, , ,

r

t e l e d e t θ´= ángulo vertical del flujo emergente con la superficie.

φ = acimut de la proyección del flujo incidente sobre la superficie. φ´= acimut de la proyección del flujo reflejado sobre la superficie.

E = irradiancia.

c c i ó n a l

.

L = radiancia.


t r o d u

C .

P i n i l l a


35

BRDF


36/208

BRDF

t i c a

Ra os refleados

c c i ó n

ó

φθ'φ'

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


36

i i id d


37/208

emisividad

Los cuerpos reales difieren del cuerpo negro en su.

Emisividad espectral:

t i c a

razón entre la cantidad de energía emitida por un cuerpo y laemitida por el cuerpo negro, para cada longitud de onda ytem eratura.

c c i ó n

ó

( )λ=λε M

t e l e d e t

M (λ) emitancia radiante espectral del cuerpo en cuestión

n

c c i ó n a l

.

M n (λ) emitancia radiante espectral del cuerpo negro.


t r o d u

C .

P i n i l l a


37

ley de Kirchoff


38/208

ley de Kirchoff

Siτ

= 0, el flujo no reflejado se absorbe y se transforma en calor.

⎪⎬

⎫

φ

φ=φ

d e

ea

dAd d =φ=φ

t i c a

⎭dA

===

c c i ó n

ó ara e cuerpo negro: nenani

d

t e l e d e t

ni M d =

φ

c c i ó n a l

.

ε=α


t r o d u

C .

P i n i l l a


38

clasificación de los cuerpos


39/208


En función del valor de ε, los cuerpos se pueden

radiadores perfectos: ε(λ) = ε = 1. El cuerpo negro.

t i c a

cuerpos grises: 0 < ε (λ) < 1, con ε(λ) = cte.

reflectores perfectos: ε(λ) = ε = 0

c c i ó n

ó

1

cuerpo negroε

t e l e d e t

cuerpo gris

c c i ó n a l

. reflector perfecto

λ


t r o d u

C .

P i n i l l a


39λ

λ



40/208


Radiador selectivo:

Su emisividad espectral es variable con la longitud de onda:

ε(λ) = f (λ)

t i c a

1

cuerpo negro

ε

c c i ó n

ó

cuerpo gris

t e l e d e t

reflector perfecto

radiador selectivo

c c i ó n a l

.

λ


t r o d u

C .

P i n i l l a


40

signatura espectral


41/208

signatura espectral

Signatura o firma espectral:

representación gráfica del patrón de emisividad o dereflexión de una superficie en relación con la longitud de

onda.

t i c a La identificación de superficies por teledetección se

basa en esta ro iedad.

c c i ó n

ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


41


42/208


43/208

t i c a

c c i ó n

ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i

n i l l a


43

diseño de los sensores


44/208

diseño de los sensores

t i c a

c c i ó n

ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i

n i l l a


44

una variedad de satélites


45/208

una variedad de satélites

Meteosat

NOAA

SeaWifs

Landsat

t i c a

QuickBird

SPOT

c c i ó n

ó ENVISAT

EOS

Etc…

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


45


46/208

requisitos del sistema


47/208

requisitos del sistema

Percibir ligerísimos.

Identificar las superficies

y los fenómenos por su

t i c a

signatura espectral.

Estudiar pequeñas

c c i ó n

ó

grandes zonasgeográficas.

t e l e d e t

Montaje del explorador ‘Mars Climate’

Necesitar información conmucha frecuencia.

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


47

resoluciones


48/208

Radiométrica.

Espectral.

Es acial.

t i c a Temporal.

c c i ó n

ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


48

resolución radiométrica


49/208

Resolución radiométrica:

capacidad del sensor para discriminar niveles de intensidad deradiancia espectral.

t i c a

n os s s emas ana g cos o ogra a , aresolución radiométrica viene determinada por el

c c i ó n

ó .

En los sistemas óptico-electrónicos, a cada celda se

t e l e d e t

cantidad de energía recibida.

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


49

resolución radiométrica


50/208

Rango de niveles digitales.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

Imagen de 2 bits Imagen de 8 bits


t r

o d u

C .

P i n i l l a


50

resolución espectral


51/208

p

Resolución espectral:

Capacidad del sensor para discriminar la radiancia detectadaen distintas longitudes de onda del espectro electromagnético.

t i c a

an a:

Intervalo de longitudes de onda explorados por el detector en cadacanal.

c c i ó n ó

La resolución espectral viene determinada por:

t e l e d e t .

Ancho de banda de cada canal.

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


51



52/208

Imágenes:

Pancrom ticas.

Multiespectrales.

t i c a

.

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C .

P i n i l l a


52



53/208

Número de canales.

Ancho de banda.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r

o d u

C . P

i n i l l a


53

la adquisición de la imagen


54/208

El Campo de visión

IFOV

determina el tamaño de lacelda en el terreno.

t i c a

El campo de visión (FOV)corresponde a una línea deimagen.

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


54

imágenes IKONOS


55/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


55

resolución espacial


56/208

El tamaño menor objeto=

celda en terreno.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


56

resolución espacial: interpolación


57/208

60115

140 150

80 90

t i c a

80 61

2050

c c i ó n ó

20

LEYENDA

t e l e d e t 80

100

200

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


57


58/208

tipos de órbitas


59/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


59

Órbita geoestacionaria Órbita polar

resolución temporal


60/208

capacidad de revisita de un punto.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

Sucesivas trazas de SeaWIFS


t r o d u

C . P

i n i l l a


60

trazas


61/208

Ascendentes y descendentes.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

Movimiento orb ital del satélite Conjunto de trazas ascendentes y descendentes


t r o d u

C . P

i n i l l a


61

trazas


62/208

La franja barrida: Swath.

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

Dos trazas consecutivas Franja barrida


t r o d u

C . P

i n i l l a

UNIVERSIDAD DE JAÉN62

mecanismo de adquisición


63/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


Modis

mecanismo de adquisición


64/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C . P

i n i l l a


Terra


65/208

…hasta poder confeccionar un mosaico completo.

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I n t r o d u

C . P

i n i l l a


resolución temporal


66/208

En satélitesmeteoroló icos:

Hasta una imagen cada 15o 30 minutos.

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


Secuencia de imágenes Meteosat


67/208

sistema


68/208

Definición:

Es una estructura, dispositivo, esquema o procedimiento,real oabstracto,

ue relaciona en un tiem o de referencia dado una entrada

t i c a

causa o estímulo de materia, energía o informacióny una salida, efecto o respuesta de información, energía omateria

c c i ó

n ó (Dooge, 1.973).

t e l e d e t

f f e e ((x,y,z,t x,y,z,t )) f f s s ((x,y,z,t x,y,z,t ))

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


componentes del sistema


69/208

Un sistema S está constituido por tres componentes:

.

El operador o función de transferencia H .

La salida Y(t) .

X X ((t t )) Y Y (( ))

t i c a

La función de transferencia H , que contiene la caracterizaciónmatemática del proceso que relaciona la entrada con la salida, es la

ue transforma la entrada en salida uede considerarse como el

c c i ó

n ó

sistema mismo.

La relación existente entre la entrada y la salida puede expresarse

t e l e d e t

( ) ( )[ ]t X t Y H =

c c i ó n a l

.

que indica que Y(t) es la respuesta de H a X(t).


C . P

i n i l l a


sistemas lineales


70/208

Un sistema H es lineal si cumple las siguientes

Principio de proporcionalidad:

t i c a

s a a en ra a 1 a s s ema e correspon e a sa a 1, a en ra aC·X 1 producirá una salida C·Y 1, siendo C una constante.

Princi io de aditividad:

c c i ó

n ó

si dos entradas individuales X 1 y X 2 producen, respectivamente, dossalidas Y 1 e Y 2 , la entrada X 1+X 2 deberá producir la salida Y 1+Y 2 .

t e l e d e t

Combinando las dos:

H(C 1 X 1 +C 2 X 2 ) = C 1 H( X 1) + C 2 H( X 2 ) = C 1Y 1 +C 2 Y 2

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


sistemas de teledetección


71/208

Los sistemas formadores de imágenes son

la magnitud de la salida no depende del tiempo sino sólo de la

t i c a

.

En la formación de imágenes de satélite:

c c i ó

n ó e sensor es e s s ema prop amen e c o.

entrada: radiancia de la escena.

t e l e d e t sa a: rra anc a so re e p ano oca .

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


la imagen digital


72/208

La imagen digital es un modelo digital de radiancias. Desde el punto de vista físico, la imagen es una distribución

bidimensional de energía electromagnética.

existe solamente cuando la superficie está iluminada por una fuente

radiante.

t i c a

Si se considera una fuente radiante, cuya distribuciónespectral de energía esté dada por una función c (λ), y se le

λ

c c i ó

n ó ace nc r so re una super c e e re ec anc a ρ λ , a

energía devuelta será:

t e l e d e t

( ) ( ) λλρ⋅λ∫λ d c

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


la imagen continua


73/208

La reflectancia tiene dependencia espacial:

cada punto ( x,y ) tiene una intensidad luminosa diferente.

Modelo matemático para la imagen monocroma fija:

t i c a ( ) z f x y= ,

c c i ó

n ó

usualmente 0 ≤ ≤ 1:

x y z , , ∈ ℜ

t e l e d e t

0 = negro

1 = blanco

c c i ó n a l

.


C . P

i n i l l a


la imagen continua


74/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


la imagen discreta


75/208

Una imagen discreta está formada por un conjunto,

el muestreo equiespaciado de una imagen continua.

t i c a

c z ,=

⎧ Ζ∈l c,

c c i ó

n ó

las coordenadas de los untos son discretas.⎩ ℜ∈ z

t e l e d e t

la luminancia varía de forma continua.

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a



76/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


la imagen discreta y finita


77/208

Si las coordenadas (c,l ) cumplen:

0 ≤ c ≤ C -1

0 ≤ l ≤ L-1

t i c a

entonces la imagen es finita y está representada poruna matriz de dimensiones

c c i ó

n ó C x L co umnas x neas .

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


la imagen multiespectral


78/208

Si a cada posición (m,n) puede hacérsele,

éstos puede ser representado como un vector

vector de características :

t i c a

l c f z ,rr

=

c c i ó

n ó

( )⎟ ⎞⎜⎛ ⎟ ⎞⎜⎛ l c f z ,11

t e l e d e t

⎟⎟

⎜⎜

=⎟⎟

⎜⎜ l c z ,22

c c i ó n a l

.

( ) ⎠⎝ ⎠⎝ l c f z nn ,


C .

P i n i l l a


la imagen digital


79/208

Para poder ser procesada digitalmente, la

t i c a ( )l c f ND ,=

c c i ó

n ó Ζ∈l c ND ,,

t e l e d e t

y además:

120 −≤≤ k ND

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


Niveles digitales


80/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


la imagen multiespectral


81/208

Si la imagen es multiespectral:

t i c a

( )l c f ND ,r=→

r

c c i ó

n ó n

,...,, 21

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a



82/208

formatos de grabación


83/208

Los ND de la imagen son almacenados en código binario.

Para codificar 256 valores diferentes para cada píxel senecesita 1 byte.

t i c a

Bandas secuenc iales (BSQ) : se completa cada banda píxel a píxel.

c c i ó

n ó

imagen saltando de una banda a otra hasta completarlas todas.

Bandas intercaladas por pixel (BIP) : graban los valores de cada

t e l e d e t .

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


formatos de grabación


84/208

1 1 2 3 4 5 6 7 8324

celda

2

1

2

1 2 3 4 5 6 7 8

24

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

t i c a

1

2

48

LíneasBandas

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

c c i ó

n ó

BSQ

3

45

3

1 2 3 4 5 6 7 8

7 8

7 8

t e l e d e t

111112 121 122 211 212 221222 411 412 421422

111112 12112211212 22122211412

311312

BSQ

BIL

6

7

8 1

2

1 2 3 4 5 6 7 8

7 8

c c i ó n a l

.

111 211311411112212312412

BIP


C .

P i n i l l a



85/208

t i c a

c c i ó

n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


C .

P i n i l l a


tipos de sensores pasivos


86/208

No escáneres. No formadores de imagen.

ra me ros e m croon as.

sensores magnéticos.

gravímetros.

espectrómetros de Fourier.

otros.

t i c a

Formadores de imagen

cámaras. monocromas. color natural infrarrojo.

c c i ó

n ó

. otras.

Escáneres

Formadores de imagen

escáner del lano ima en.

t e l e d e t cámaras de TV.

escáneres sólidos.

escáneres del plano objeto. escáneres óptico-mecánicos. radiómetros de microondas.

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


radiómetros de microondas

Mid l i t id d di t d l it d d d


87/208

Miden la intensidad radiante de longitudes de ondacom rendidas entre 1 100 mm.

Pueden utilizarse en condiciones de nubosidad o falta deiluminación.

t i c a

La resolución de estos sistemas es directamente proporcionalal diámetro de apertura de la antena receptora e inversamenteproporcional a la longitud de la onda explorada.

c c i ó

n ó

Un uso específico en el que los radiómetros de microondas

han mostrado gran rendimiento es en campañas sobre laszonas polares, cuya alta reflectividad en el visible dificulta la

t e l e d e t observación en esta zona del espectro electromagnético.

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


forma de adquisición


88/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a l

.

De barrido (escáneres) De empuje (push broom)


t r o d u

C .

P i n i l l a


escáneres

E ploran la s perficie mediante el barrido de la escena gracias a n


89/208

Exploran la superficie mediante el barrido de la escena, gracias a unespejo basculante, cuyo eje de oscilación es paralelo a la trayectoriadel satélite portador.

Antes de ser registrada, la señal puede ser descompuestaópticamente en varias bandas espectrales, cada una de las cuales se

t i c a

env a a un e ec or para ormar una magen mu espec ra .

Si se conocen los parámetros de calibración del sensor y lascondiciones de adquisición, es posible transformar los niveles

c c i ó n ó g a es e a magen en va ores s cos e ra anc a.

Los valores numéricos son almacenados a bordo del satélite para suemisión posterior cuando entre en el cono de recepción de las

t e l e d e t ,

constelación de satélites repetidores.

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


exploradores de empuje

Con la puesta en órbita del satélite SPOT se introdujo un nuevo


90/208

Con la puesta en órbita del satélite SPOT se introdujo un nuevosistema de exploración que prescinde del espejo oscilante.

Los detectores se disponen en líneas, de modo que abarquensimultáneamente todo el campo de visión. La línea de detectores seva excitando ordenadamente con el movimiento del satélite.

t i c a

En general, estos sistemas aumentan la resolución espacial delsensor, pues al eliminar partes móviles minimizan el error introducidopor la falta de sincronía entre el su movimiento y el de la plataforma.

c c i ó n ó

La captura de datos no se realiza píxel a píxel sino línea a línea.

Presentan el inconveniente de la dificultad de calibrar toda la cadenas

t e l e d e t

conversión de radiancia a nivel digital.

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


tipos de sensores activos

No escáneres


91/208

No escáneres.

radiómetros de microondas.

altímetros de microondas.

t i c a

batímetros láser.

distanciómetros láser.

c c i ó n ó .

Formadores de imagen. escáneres del plano objeto.

t e l e d e t

rádar de apertura real.

rádar de apertura sintética (SAR).

escáneres del plano imagen.

‘ ’

c c i ó n a l

.

.


t r o d u

C .

P i n i l l a

UNIVERSIDAD DE JAÉN 91

rádar

Sistema activo que emite pulsos de energía electromagnética de longitud de


92/208

Sistema activo que emite pulsos de energía electromagnética de longitud deonda comprendida entre 1 mm y 1 m y mide la radiación reflejada por la

.

El sistema consiste en un mecanismo generador de pulsos electromagnéticosque, por un lado controlan la emisión de energía desde el transmisor y, porotro accionan un mecanismo de re istro.

t i c a

La antena emite un pulso y recibe la respuesta del terreno. Un conmutadorelectrónico (duplicador) evita la interferencia entre ambos pulsos.

El rece tor es un am lificador de la señal ca tadas or la antena. El ulso

c c i ó n ó recibido es grabado para su procesamiento posterior en el segmento

terrestre de la misión.

En el rango espectral del radar no existe prácticamente ninguna banda de

t e l e d e t ,

las zonas cubiertas por masas nubosas.

Una modalidad muy utilizada de los sistemas de radar es el radar lateralaerotrans ortado, denominado SLAR Side Look in A i rbone Radar .

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


sar

La resolución acimutal de los radares es baja y se


93/208

La resolución acimutal de los radares es baja, y se.

El radar de apertura sintética SAR (Synthetic

t i c a

per ure a ar es un s s ema orma or eimágenes que compone los pulsos emitidos hacia

c c i ó n ó

trayectoria, lo que permite emular (sintetizar) una

antena de mayor apertura.

t e l e d e t

c c i ó n a l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


lídar

El lídar (ligh detection and ranging) es un sistema


94/208

El lídar (ligh detection and r anging) es un sistemaactivo primeramente destinado al estudio de la

,el ultravioleta y el infrarrojo próximo, mediante unemisor láser.

El efecto producido por la interacción atmosférica se

t i c a

que envía la señal al sistema de almacenamientopara su posterior estudio por ordenador.

Existen sistemas de lidar específicos para cada tipo

c c i ó n ó

,se puede caracterizar la composición en aerosolesde la atmósfera y la cantidad de contaminantes

sólidos, así como establecer medidas de latemperatura, humedad y presión del aire y una

t e l e d e t .

En los últimos años se desarrollan sistemas lídarpara la generación de modelos digitales de elevaciónde alta precisión.

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


la adquisición de la imagen


95/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a



96/208

La imagen adquirida

La imagen adquirida es la convolución de la imagen


97/208

La imagen adquirida es la convolución de la imagen

t i c a

c c i ó n ó ( ) ( ) ( ) y , x f y , xh y , x g ⊗=

t e l e d e t

( ) ( ) y , x f PSF y , x g ⊗=

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a



98/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


distorsiones de la imagen

Las imágenes orbitales no constituyen en sí una


99/208

Las imágenes orbitales no constituyen en sí una.

Naturaleza de la proyección.

t i c a

Distorsiones sistemáticas y aleatorias:

por la localización de sus puntos.

c c i ó n ó

.

Las operaciones de corrección pretenden minimizar

t e l e d e t

El estudio detallado, el multitemporal o la fusióncon otras fuentes carto ráficas re uieren de

c c i ó n a

l

.

correcciones minuciosas.


t r o d u

C .

P i n i l l a


fuentes de distorsión

Oscilación de la plataforma.


100/208

p

o ac n erres re.

Tiempo de barrido.

t i c a

. Curvatura de la Tierra.

c c i

ó n ó

.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a





101/208

p

o ac n erres re.

Tiempo de barrido.

t i c a

. Curvatura de la Tierra. Aleteo Cabeceo Ladeo Variación dealtura Varia ción d e velocid ad

c c i

ó n ó

.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a



Oscilación de lal t f


102/208

lataforma.

Rotación terrestre.

Tiempo de barrido.

t i c a

Distorsión panorámica.

Curvatura de la Tierra.

c c i

ó n ó

Distorsiones radiométricas.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a





103/208

o ac n erres re.

Tiempo de barrido.sentido del barrido

movimiento dela plataforma

resu ltan te

t i c a


c c i

ó n ó

.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a



Oscilación de lalataforma


104/208

lataforma.

Rotación terrestre.

Tiempo de barrido.

t i c a

Distorsión panorámica.

Curvatura de la Tierra.

c c i

ó n ó

Distorsiones

radiométricas.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a



Oscilación de la plataforma.q

b


105/208

b

o ac n erres re.

Tiempo de barrido. h

p

t i c a


p c

9 0 º - q - f

c c i ó n ó

.

r

t e l e d e t f

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a





106/208

o ac n erres re.

Tiempo de barrido.

t i c a


c c i ó n ó

.

Pérdida de líneas o celdas.

Bandeado.

t e l e d e t

Efecto atmosférico.

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C .

P i n i l l a


Corrección geométrica

A la vista de lo anterior, se necesitan transformaciones querestauren la eometría real de la ima en Son las correcciones


107/208

restauren la eometría real de la ima en. Son las correccionesgeométricas.

Si la imagen resultante está dotada de coordenadas absolutas

t i c a

,georreferenciada.

La corrección geométrica de la imagen es imprescindible para

c c i ó n ó po er superponer so re e a cua qu er n ormac n

cartográfica auxiliar o para hacer posible un estudio

multitemporal entre dos o más imágenes.

t e l e d e t

Procedimientos:

Aplicando modelos matemáticos basados en los parámetros orbitalesdel satélite.

c c i ó n a

l

.

Aplicando funciones de transformación entre las posiciones de unconjunto de puntos de control.


t r o d u

C

. P i n i l l a


transformaciones geométricas

Corrección geométrica.


108/208

Georreferenciación.

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C

. P i n i l l a


corrección geométrica

⎪⎪⎫

= ∑∑=−

=

n

p

pn

q

q p

pq y xau0 0


109/208

⎪⎪⎭

= ∑∑=

−

=

n

p

pn

q

q p

pq y xbu0 0

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.


t r o d u

C

. P i n i l l a


Distorsiones debidas al relieve

Desplazamiento debido al relieve:

V


110/208

h

hr r Δ

⋅=Δ

t i c a

r = distancia del punto al nadir.

Δr = fracción de esa distancia debida a la altura Δh del punto

h = altura del satélite.

h

c c i ó n ó

Δy

Δh

N La elevación de la celda fuera de la traza

ocasiona el desplazamiento de su

t e l e d e t

ΔhΔh

x

posición real.

En las imágenes de muy alta resolución,puede ser significativamente superior al

c c i ó n a

l

.

Δx r

Δr

.


t r o d u

C

. P i n i l l a



111/208

Reflectancia


112/208

Relación lineal con el nivel digital de la celda.

=

t i c a

c c i ó n ó

Necesidad de la

normalización topográfica.

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.

Programa nivelación en teledetección.Curso 2007-2008. I

n t r o d u

C

. P i n i l l a


Normalización topográfica

La radiancia real.

( )


113/208

( ) ( )

( )q p R R

Rq p R R L L L

,

0,0,ˆˆ =τ=

t i c a

Varios métodos para estimar τ:

Normalización por el coseno del ángulo de incidencia solar:

c c i ó n ó

1ˆ =τ

t e l e d e t

Superficies de Minnaert.

c c i ó n a

l

.e

eik Lr cos

coscos2

10

π+= ( ) ( ) ( ) ei

ek k λλ=λτ coscos

cosˆ

Programa nivelación en teledetección.

Curso 2007-2008. I n t r o d u

C

. P i n i l l a


113


114/208

t i c a

c c i ó n ó

t e l e d e t

c c i ó n a

l

.

Programa nivelación en teledetección.

Curso 2007-2008. I n t r o d u

C

. P i n i l l a


114

realce

Dentro del realce de imágenes se reúnen diversas


115/208

las imágenes para facilitar el análisis visual de lasmismas o erfeccionar l

Introducción a La Teledetección Óptica_1

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